无线充电技术概况与应用发展

E-mail：lucyho@iii.org.tw http://mic.iii.org.tw 無線充電技術概況與應用發展 何心宇 資深產業 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 師 產業情報研究所(MIC) 財團法人資訊工業策進會 2011.01.03 cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute. -1- 簡報大綱 無線充電需求情境 無線充電技術類型與發展概況 無線充電應用趨勢 結論 cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute. -2-  檢視目前CE產品充電方式與格式，以有線且特定充電孔設計為主。多種形式(如排式,圓式等)、廠商 各自為政為特色，意即同一產品(如手機)因不同廠牌，或同廠牌但不同型號，則有不同充電器  充電孔與USB結合目前以中高階Smartphone、PND應用較多，可攜產品因傳輸必要性，USB兼具充 電與傳輸能力，故整合應用較家電、電動車來得快且高 CE產品充電格式仍以特定充電孔為主 特定充電孔充電孔與USB結合 充電孔與USB結合 PND SmartPhone 可攜CE產品 家用CE產品 STB 資料來源：MIC，2011年1月 備註：1.充電現況指的是產品端充電孔 2.圖形大代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 多廠商多款產品採用；2.圖形小代表少數廠商採用；3.圖形標示代表廠商 名稱； 4.上述產品都是以2010年及其之前產品充電形貌 Nokia, Samsung…Motorola.. Nokia, HTC, Blackberry… Apple, Samsung.. Sony, Nintendo TomTom, Garmin, Mio LG, Samsung Panasonic… Portable Game Console Apple, Amazon, Samsung… E-BOOK Feature Phone Sony, Samsung Panasonic… Sony, Samsung.. Other electrical appliances Thomson, Pace ADB, Cisco.. TV Player 特定充電孔 電動車產品(以廠商產品) Tesla Roadster Mitsubishi iMiEV Nissan Leaf Ford Transit Connect Electric cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute. -3-  CE產品趨勢主要為外觀輕薄、應用升級、 無線環境與環保，而無線充電設計可符合趨 勢發展  四大趨勢因不同產品類型，有不同權重/重 要性，故影響無線充電發展成效  無線充電可顯著改善有線混亂環境，甚至 有助一統目前多種充電格式 因應CE產品趨勢，衍生無線充電需求 Green Slim Simply Convenient Innovation 產品 外觀 USB /充電孔 空間 USB/充電孔 消失 產品 升級 創新 瓶頸 改變充電模式 產生產品新貌 有線環境 雜亂 各式充電器 混亂且不環保 充電 無線化Wireless Power 資料來源：MIC，2011年1月 cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute. 無線充電技術類型與發展概況 cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute. -5- Magnetic induction Radio Reception Resonance 中譯 電磁感應 利用感應電壓來充電 無線電波 收集環境電磁波產生電流 電磁共振 利用電磁波共振效應 原理 電流通過電線，電線產生磁場， 磁場對附近線圈產生感應電壓， 電壓即產生電流 將環境電磁波轉換為電流，透 過第二層電路傳輸電流 發送端能量碰到共振頻率相同 的接收端，因共振效應進行電 能傳輸 示意圖 傳輸功率 數W～數百KW 大於100mW 數KW 傳輸距離 小於1cm 大於10m 3~4m 優點 1.適合短距接觸充電 2.轉換效率較高 1.適合遠距離小功率充電 2.無線電波收集，可自動且隨 時隨地充電 1.適合遠距且大功率充電 2.轉換效率適中(約保留50%) 挑戰(限制) 1.目前侷限特定擺設，才能精準 充電 2.接收需加裝辨識，否則對任意 產品充電，會導致發熱問題 3.金屬感應接觸會發熱 1.轉換效率較差 2.充電時間較長(因傳輸功率小) 3.需設定較大頻率範圍，以蒐 集到足夠電力來源 1.尚無法大規模產品化 2.保護所需頻率 3.安全與健康疑慮 解決 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 供應商 Powermat Powercast － 電磁感應為主要應用類型 無線充電主要技術類型 資料來源：MIC，2011年1月 cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute. -6- 無線充電產品由發射、接收端組成 發射端 接收端 AC-DC 整流器 LED螢幕 啟動開關 過電流 檢測電路 身份辨識 電路 主要控制 IC 橋接 檢測 主 要 線 圈 次 線 圈 電壓控制 線路 身份辨識 線路 過熱 檢測電路 供電 控制IC 可充電鋰電池  無線充電產品包括：具備插頭之發射端如無線充電版，及內建/外掛接收端的各項電子產品，在 一定範圍內，電流瞬間從發射端傳到電子產品或其電池內部  無線充電發射與接收端之間，電力高轉換效率、低電磁爐效應及自由對準充電，為發展重要目 標，其與線圈設計、身份辨識機制及導電材料選擇，息息相關，也成為廠商可發展之處 。 100%耦合(Efficiency) 自由對準充電(Alignment) 高導磁而低導熱材料 發射與接收端身份辨識能力(ID) 資料來源：Seiko Epson，Nikkei BP，MIC整理，2011年1月 無線充電模組架構 cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute. -7- WPC「Qi」欲一統無線充電標準 無線充電聯盟(The Wireless Power Consortium，WPC) 成立時間 2008年12月17日 關鍵技術 採用近距離電磁感應技術(Magnetic induction)，做為各式產品非接觸充電的國際標準 解決問題 無線充電發射/接收設備「各自為政」發展 代表標誌 相關產業 WPC欲規範鋰電池及無線供電技術，希望電池廠商、IC廠商及終端產品加入 主要廠商 成員共63家: 日本主要廠商:Panasonic、Rohm、Sanyo、Sony-Ericsson、Denso 歐美主要廠商:Best Buy、Compal、Continental Automotive、Coretronic、Energizer、 Johnson Control、Nokia、Philips Eletronics、ST-Ericsson、TI、Verzion Wireless、case-mate、National Semiconductor 台灣主要廠商:HTC、MTK、Logah Technology 韓國主要廠商:LG、Samsung、Hanrim 中國主要廠商:Haier 標準推出 2010年3月:5W以下產品(如智慧手機、數位相機等)制訂了傳輸標準。規定發射/接收產 品組成及傳輸電力控制等的介面規格，名稱為「Volume 1：Low Power」 2010年~:「Part 2：Performance Requirements」和「Part 3：ComplianceTesting」 2010年7月:開始制訂輸出功率120W以下產品(如筆記型電腦、電動工具等)的傳輸標準。 名稱為「Volume 2：Mid Power」 具備Qi的產品(接收端)，可與具備Qi的充電墊/充電台(發射端)連結 資料來源：WPC，MIC整理，2011年1月 cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute. 無線充電應用趨勢 cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute. -9- 外掛模式讓可攜CE產品提早實現無線充電 新接收端(產品) 新發射端(充電版) 外掛裝置 新發射端(充電版) Palm Pre + Touchstone Microsoft (產品/名稱尚未確定) Dell Latitude Z 廠商 產品化 •2009年推出 •電磁感應技術 •2010/2無線充 電版專利申請 •電磁感應技術 •2009年推出 •電磁感應技術 廠商 規劃/實驗化 Nokia • 2009/6-於英國University of Cambridge發展Radio Reception Qualcomm •2009-eZone以Near- field magnetic resistance技術為主 NTT DoCoMo •2010/10-發表無線充電手機 •2010/10-與Sanyo合作展示 充電手機/設備 Fujitsu •2010/10- •發展Resonance Powermat Powercast WildCharge 資料來源：各廠商，MIC整理，2011年1月 Powemat •採取Magnetic Induction •主要配合CE廠商產品 •接收端產品(for): iPhone, iPod, Blackberry, HTC, Motorola, Nitendo DS, Universal Powercube Receiver 廠商 產品形貌 廠商 現況與發展 Powercast •採取Radio Reception •配合各種應用環境 •接收端:RF harvesting range from 850- 950MHz. •發射端: 915MHz ISM band Wireless Power on Portable Product WildCharge •採取Conductive •主要配合CE廠商產品 •產品需附加「 Skin 」 •接收端產品(for): Motorola, iPhone, iPad, Blackberry cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute. -10- 家用CE產品無線充電尚在概念階段 Wi-Fi Wireless Power Future:Wireless in HomeNow:Wire in Home 型 態 發 展 資料來源：FCR，MIC，2011年1月 廠 商 主 要 家用CE產品不具備充電電池，故無線充電意義在於「長時間供電而非短時間充電」 家用CE產品用電量較可攜來得大 電視(LCD, PDP, OLED,一體型)：30W～1KW 錄放影機(DVD, BD)：10W~80W 家用投影機：80W~550W STB(Cable, IP)：5W~40W 家用遊戲機：10W~200W 問 題 發 展 長時間無線供電型態，電磁爐效應更需獲得解決 供電量(W/KW)較可攜CE產品大，如何維持穩定且高度轉換效率 各廠商發展自有技術，並因WPC對於5W以上產品規範尚在研擬，共通標準短期難以成形 2009/1:Powermat與Denpeki Kaihatsu合作 發展將無線充電發射端嵌入建築牆壁內 供應壁掛電視與照明設備電力 Electric Wall 無尾電視 2010/1:Haier發表”No-tail TV” 與MIT合作，利用Resonance技術發表世界首台 無電源線/連結線/網絡線的電視機 cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute. -11- Magnetic induction Radio Reception Resonance 示意 優點 缺點 •目前已經可以實用化 •傳輸距離短 •收/發單位尚需精確對位 •快速充電使用，發射端設備成本高 •傳輸距離較長 •電動車應用情境，輸出功率低於 Induction •電波蒐集安全疑慮 •成本低 •電動車應用情境，輸出效率最差 (效率僅40%) •因效率差尚不適合快速充電 廠商 Honda(考慮採用), Showa-aircraft WiTricity, Delphi , Evatran GM , Ford, Toyota(試研擬規範中) NJRC Mitsubishi Heavy Denso(實驗中) 電動車來襲！電磁感應充電深受車廠關注 資料來源： Nikkei BP ，各廠商，MIC整理，2011年1月 發展挑戰 開發相關停車位，需更新大範圍設備以致成本提高 尚須精準對位，考驗駕駛停車技術 需提高轉換效率，並降低電磁波效應與電磁波外溢擔憂 租賃替換電池之競爭 發展優勢 操作較有線便利 充分發揮電氣化形象與效應 避免雨天插拔插頭安全疑慮 部分供電方式，可讓電動車隨時隨地充電 cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute. -12- Pain ReducingPain Happen 移植止痛晶片 止痛晶片 無線充電發/收特性，擴大至醫學、自動化應用 Medical Electronics 資料來源：MIC，2011年1月 無線充電其他應用領域 Automation Equipment Medical Application scenario 止痛晶片應用 控制體外發射端，啟動體內止痛晶 片(接收端)利用微電流麻痺讓人失 去痛覺，治療背痛與骨刺等病痛 發展體外發射端與體內接收端 人體植入晶片 偵測器偵測到患者發病，進而阻斷 異常放電 發展植入晶片充電 Distance Alignment Integration Size Automation equipment Application scenario 高關鍵性 低關鍵性 Power Efficiency Distance Alignment Power Efficiency Integration Size 大型機具設備充電 用電量大且長時間，設備難以移動 設計關鍵(圖以此為例) 供電量,轉換效率,距離與對位 小型機具設備充電(如機器人等) 移動性高,充電次數頻繁 設計關鍵： 轉換效率,對位,設計整合與大小 cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute. -13- 設計關鍵可因「產品」制宜 90~100% 整合 隨意遠距 KW 5cm2 精確 10cm2 多晶片 無線充電設計關鍵因素 轉換效率 (Efficiency) 供電量 (Power) 關鍵零組件設計 (IC Design) 發射與接收對位 (Alignment) 發射與接收距離 (Distance) 接收器/天線大小 (Size) 可攜 CE產品 家用CE產品 電動車 EfficiencyPower IC Design Alignment Size Distance 1.可攜CE產品特性： 隨身攜帶,充電次數頻繁 2.無線充電設計： 接收與可攜產品整合，以減少 體積與重量 充電時間需快、完整並可隨意擺設 Power IC Design Alignment 1.家用CE產品特性： 固定位置,隨時供電,用電量較大 2.無線充電設計： 穩定且持續供電 改善接收與發射端，供電發熱問題 IC Design Size Distance 1.電動車產品特性： 用電量大且所需時間不宜過長 充電接收端多設計於底盤 2.無線充電設計： 穩定的大電壓供電 充電發射端安全且具辨識設計 Size Efficiency Power Efficiency AlignmentDistance 資料來源：MIC，2011年1月 cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute. -14- USB普及性、雙功能與規範，威脅無線充電發展 USB Country Regulation PND Smartphone 兼具傳輸與充電 USB傳輸用 USB傳輸用 HTC, Blackberry, Nokia 中高階智慧型手機 TomTom, Gatmin, Mio 一般與車充用 NB/PC Game Console & DVD TV 歐盟、台灣 台灣NCC歐盟GSMA 資料來源：NCC，GSMA，MIC，2011年1月 台灣地區Micro USB做為 手機認證共同通用充電介面 2012年全面實施，2011年 為緩衝期，且不溯及既往 10家科技大廠已簽訂 備忘錄，使用Micro USB 做為歐盟地區手機共同 充電介介面標準 2012年1月1日達到 多數新出廠手機都能使用 Micro-USB 多數出廠的充電器都能 符合OMTP高效能標準 cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute. -15- 無線充電創造統一，抑或再次分歧？！ 可攜CE產品 家用CE產品 Cell PhonePortable Game Console TV/Player Sony N o w : 有 線 充 電 格 式 F u tu re: 無 線 充 電 格 式 Magnetic induction Radio Reception Resonance 各 自 充 電 規 格 各 自 為 政 v s. 統 一 ？ ！ NB Nintendo Microsoft NokiaMoto Apple Samsung Dell HTC HP Acer Apple Other Electrical appliances Panasonic LGSamsung Vizio Sony LG Samsung Panasonic 少 數 使 用 U S B Sanyo Panasonic, Sanyo ,Nokia , Energizer, HTC, Haier Samsung, LG, Hanrim PowermatMicrosoft Qi取得諸多大廠加入 但是否採用尚未實績 Dell Powercast Nokia 實驗室階段 廠商各自發想 實驗室階段 MIT (學校實驗) 資料來源：各廠商，MIC整理，2011年1月 cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute. -16- (I)發收產品 間身份辨識 (II)線圈設計 (III)線圈材 質 (IV)無線發射 裝置 (V)無線接收 裝置 無線充電更新/創造新產品 無線充電接收端 發射端 橋接 檢測 電壓控制 線路 可充電鋰電池 (I)身份辨識 電路 供電控制 IC 主要控制 IC 過電流 檢測電路 (I)身份辨識 電路 過熱 檢測電路 (II) (III) (IV) (V) 異物接收端產生熱能,安全威脅 (1)發/收端產品增加磁力感測器 /磁鐵 (2)發/收端產品增加資料碼辨識 受限特定擺設方式 (1)發/收線圈100%感應 (2)最大感應面積設計 資料來源：MIC，2011年1月 高感應但電磁爐效應亦增加 (1)高導磁且低電阻率材料 (1)Qi聯盟統一電磁感應類型 (2)開拓低成本/高定價新興無線發射產品 無線充電發展商機 (1)Qi聯盟統一電磁感應類型 (2)發展外掛/內嵌可無線接收產品 cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute. -17- 無線新世界 vs. 插頭末日?! 機會 挑戰 無線充電 機會與挑戰 消費者對於多種有線充電器，充 斥不便利與混亂感受 電波充電(Radio Reception)讓CE產 品可隨時隨地充電，改善消費者隨 身攜帶/忘記充電困擾 CE產品訴求「輕薄設計」，除面 板技術改良外，插孔消失亦為方式 之一(如USB/充電孔) ，藉此也創造 無線充電需求 CE產品強調「連網功能」，資料 擷取可採取連網方式，降低USB傳 輸資料必要性，減少無線充電不兼 具傳輸功能之競爭弱勢 無線充電收/發模組，成本低廉 無線充電僅改變充電設計，就可 協助CE產品創新，具備高附加價值 但卻低成本之優勢 Qi協助統一各家電磁感應無線充 電產品，可改善傳統有線充電器規 格混亂，符合各國/各廠商環保訴求 USB在部分國家法規規範下，增 加其「必備性」，成為無線充電最 大替代方案 CE主要廠商(尤其是手機業者)雖 積極加入Qi，但是否將標準納入產 品，若仍各自為政，將減少無線充 電環保效益 Qi統一電磁感應模式，但無線電 波/電磁共振之廠商發展仍各自為政， 而此兩類型再次造成產品混亂，將 減少其環保誘因 資料來源：MIC，2011年1月 cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute. -18- 結論(一)  無線充電基於其特性，在CE產品訴求「輕薄、創新、無線 化與環保」趨勢下，衍生出市場需求  無線充電技術類型主要包括：Magnetic induction、 Radio Reception and Resonance。 Magnetic induction具發展實績並 以可攜CE產品為主，Radio Reception則讓產品可隨時隨地 充電，至於Resonance基於安全等問題，則尚在實驗室階段  無線充電是由發射/接收端組成，相關專利申請2008年達到 高峰，日本廠商最為積極，歐美韓廠商則較少  無線充電欲改善目前有線充電器規格混亂，Magnetic induction由WPC以「 Qi 」為標誌並建立標準，目前奠定 5W以下產品之發射/接收規格，其後再以120W以下產品為 發展目標  無線充電應用以可攜CE產品最早，家用CE與電動車則尚在 實驗階段。無線充電發射/接收並控制其電流，可做為醫學 用途，如移植人體的止痛晶片，則具高毛利價值 cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute. -19- 結論(二)  無線充電設計關鍵因素包括：Efficiency、IC Design、 Alignment 、Distance 、Size and Power。因素彼此間難以兼 顧，而需因應不同應用產品而衍生不同設計重點  無線充電發展機會，基於低成本卻可創造現有產品新價值( 如環保、輕薄等訴求)，加上消費者對於既有「多種且有線 」充電器之不便利等困擾，創造無線充電需求  無線充電主要競爭者為USB Port，其便宜、普及性並兼具 充電/傳輸能力，加上部分國家(歐洲與台灣)規劃為手機充 電標準介面，讓無線充電備受發展威脅  無線充電衍生商機包括：創造新興產品(發射端)、更新既有 產品(接收端充電更新)、發射/接收端之身份辨識、線圈設 計/材質。Qi可統一部分無線充電標準，但基於輻射效應之 安全疑慮，發射/接收端產品需增加身份辨識，如磁力感應 器、資料碼等 cherrie@ fsp-group.com .tw dow nloaded this docum ent at 2011/1/31 18:47:16. © Copyright M arket Intelligence & Consulting Institute.